物联网的结构
物联网的价值在于让物体也拥有了“智慧”,从而实现人与物、物与物之间的沟通,物联网的特征在于感知、互联和智能的叠加。因此,物联网由三个部分组成:感知部分,即以二维码、RFID、传感器为主,实现对“物”的识别;传输网络,即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输,智能处理,即利用云计算、数据挖掘、中间件等技术实现对物品的自动控制与智能管理等。
目前在业界物联网体系架构也被公认为有三个层次:泛在化末端感知网络、融合化网络通信基础设施与普适化应用服务支撑体系,也可以通俗地将它们称为感知层、网络层和应用层。
(1)什么是物联网的基础泛在化末端感知网络
泛在化末端感知网络的主要任务是信息感知。物联网的一个重要特征是“泛在化”,即“无处不在”的意思。这里的“泛在化”主要是指无线网络覆盖的泛在化,以及无线传感器网络、RFID标识与其他感知手段的泛在化。“泛在化”的特征说明两个问题:
第一,全面的信息采集是实现物联网的基础
第二,解决低功耗、小型化与低成本是推动物联网普及的关键。“末端网络”是相对于中间网络而言的。
大家知道,在互联网中如果我们在中国访问欧洲的一个网络时,我们的数据需要通过多个互联的中间网络转发过去。“末端网络”是指它处于网络的端位置,即它只产生数据,通过与它互联的网络传输出去,而自身不承担转发其他网络数据的功能。因此我们可以将“末端感知网络”类比为物联网的末梢神经。泛在化末端感知网络的另一个含义是物联网的感知手段的“泛在化”。通常我们所说的RFID、传感器是感知网络的感知结点。但是,目前仍然有大量应用的IC卡、磁卡、一维或二维的条形码也应该纳入感知网络,成为感知结点。
(2)融合化网络通信基础设施
融合化网络通信基础设施的主要功能是实现物联网的数据传输。目前能够用于物联网的通信网络主要有互联网、无线通信网与卫星通信网、有线电视网。目前我国正在推进计算机网络、电信网与有线电视网的三网融合。三网融合的结果将会充分发挥国家在计算机网络、电信网与有线电视网基础设施建设上多年投入的作用,推动网络应用,也为物联网的发展提供了一个高水平的网络通信基础设施条件。我们知道,在互联网应用环境中,人通
过计算机接入互联网时是通过网络层的IP地址和数据链路层的硬件地址(网卡)来标识地址的。当用户要访问一台服务器时,他只要输入服务器名,DNS服务器就能够根据服务器名出服务器的IP地址。而在物联网中,增加了末端感知网络与感知结点标识,因此在互联网中传输物联网数据和提供物联网服务时,必须增加对应于物联网的“地址管理系统”与“标识管理系统”
(3)普适化应用服务支撑体系
从目前的物联网应用系统的类型看,大致可以分为政府应用类示范系统、社会应用类示范系统,以及行业、企业应用类示范系统等。物联网将在公共管理和服务、企业应用、个人与家庭三大领域应用,将出现大批应用于工业生产、精准农业、公共安全监控、城市管理、智能交通、安全生产、环境监测、远程医疗、智能家居等领域的物联网应用示范系统,这也正说明了物联网应用服务普适化的特点。普适化应用服务支撑体系的主要功能是物联网的数据处理与应用。物联网的一大特征是智能性。物联网的智能性体现在协同处理、决策支持以及具有算法库和样本库的支持上。而要实现物联网的智能性必然要涉及海量数据的存储、计算与数据挖掘问题。海量数据的存储、计算对于物联网应用服务的普适化是一个很大的挑战。
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